超聲波傳感器測距原理與模塊使用

　　聲音是由振動(dòng)產(chǎn)生的，能夠產(chǎn)生超聲波的裝置就是超聲波傳感器，習慣上稱(chēng)為超聲換能器，或者超聲探頭。超聲波探頭主要由壓電晶片組成，既可以發(fā)射超聲波，也可以接收超聲波。構成晶片的材料可以有許多種。晶片的大小，如直徑和厚度也各不相同，因此每個(gè)探頭的性能是不同的，使用前必須預先了解它的性能。

　　常用的是壓電式超聲波發(fā)生器，是利用壓電晶體的諧振來(lái)工作的。超聲波傳感器探頭內部有兩個(gè)壓電晶片和一個(gè)共振板。當它的兩極外加脈沖信號，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時(shí)，壓電晶片將會(huì )發(fā)生共振，并帶動(dòng)共振板振動(dòng)，便產(chǎn)生超聲波。反之，如果兩電極間未外加電壓，當共振板接收到超聲波時(shí)，將壓迫壓電晶片作振動(dòng)，將機械能轉換為電信號，這時(shí)它就成為超聲波接收器了。 超聲波傳感器就是利用壓電效應的原理將電能和超聲波相互轉化，即在發(fā)射超聲波的時(shí)候，將電能轉換成超聲波發(fā)射出去;而在接收時(shí)，則將超聲振動(dòng)轉換成電信號。

　　超聲波測距原理：

　　最常用的超聲測距的方法是回聲探測法，如下圖，超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射時(shí)刻的同時(shí)計數器開(kāi)始計時(shí)，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物面阻擋就立即反射回來(lái)，超聲波接收器收到反射回的超聲波就立即停止計時(shí)。超聲波在空氣中的傳播速度為340m/s，根據計時(shí)器記錄的時(shí)間t，就可以計算出發(fā)射點(diǎn)距障礙物面的距離s，即：s=340t/2

　　超聲波發(fā)射電路：由555定時(shí)器產(chǎn)生40KHZ的脈沖信號，加到超聲波探頭的引腳上，使內部的壓電晶片產(chǎn)生共振，向外發(fā)射超聲波。

　　超聲波接收電路： 由于超聲波接收探頭產(chǎn)生的電信號非常弱，需要進(jìn)行放大處理，下圖，由晶體管和運算放大器LM324構成放大電路，對接收信號放大后，驅動(dòng)繼電器。

　　一般采用集成的信號放大器芯片，對信號進(jìn)行放大處理。CX20106是SONY公司的專(zhuān)用集成前置放大器，由前置放大器、限幅放大器、帶通濾波器、檢波器、積分器、整型電路組成。其中的前置放大器具有自動(dòng)增益控制功能，可以保證在超聲波傳感器接收較遠反射信號輸出微弱電壓時(shí)放大器有較高的增益,在近距離輸入信號強時(shí)放大器不會(huì )過(guò)載。